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史上首个机械钟:水运仪象台
时间:24-04-2017  浏览:497

  拆开任何一只现代机械钟表,大大小小互相啮合的齿轮即刻展入眼前。从狭义上理解机械的概念,中国古代圭表、日晷、漏刻等计时工具都不能称为机械装置。中国古代真正意义上的机械钟只有宋代建造的水运仪象台。

  水运仪象台由苏颂等人创制,是汉族的一种大型天文仪器。它是集演示天象的浑象、观测天象的浑仪和计量时间于一体的综合性观测仪器,实际上是一座小型的天文台。这台仪器的制造水平堪称一绝,充分体现了中国古代汉族劳动人民的聪明才智和富于创造的精神。它不仅是一只机械钟,还是一件将浑仪、浑象和报时装置集合在一起的大型天文仪器。

  宋元佑元年(公元1086年)开始设计,到元佑七年全部完成,它是中国古代的卓越创造,其中的擒纵器是钟表的关键部件。整座仪器高约12米,宽约7米,是一座上狭下广、呈正方台形的木结构建筑。其中浑仪等为铜制。全台共分三隔。下隔包括报时装置和全台的动力机构等。中隔是间密室,放置浑象。上隔是个板屋,中放浑仪。

  据文献记载,水运仪象台高约12米,宽约7米,外形上狭下宽。仪象台共分三层,以扶梯上下。底层用于安放水力驱动系统和昼夜报时系统。动力系统的核心是枢轮和天柱,水能通过一级级的齿轮传递,分别用于带动浑仪、浑象和报时装置。每到一定时刻,报时装置中的木人都会击鼓和指示时间。

  水运仪象台的第二层用于放置浑象。浑象是一种用于演示的天文仪器,表面刻有恒星及其方位。浑象中间赤道带上装有齿牙,齿牙与天柱上的天轮相接,带动浑象旋转。

  水运仪象台第三层上建有一个板屋,屋内安放一架浑仪。浑仪也通过齿牙和天柱上轮相接,通过天柱获得旋转动力。值得一提的是,板屋顶板是活动的,观测时可以摘除,这种设计堪称现代天文望远镜活动屋顶的先驱。

  水运仪象台建成约40年后,北宋灭亡,都城汴梁被金兵攻陷,水运仪象台也随之被毁。南宋时期,曾多次试图重建,但均以失败告终。目前,国内外已有一些机构和博物馆根据历史文献复原出了水运仪象台模型或等大的复制品,但都未能重现它的所有功能。

  水运仪象台的构思广泛吸收了以前各家仪器的优点,尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处;在机械结构方面,采用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理,把观测、演示和报时设备集中起来,组成了一个整体,成为一部自动化的天文台

  水运仪象台是中国古代科技史上的一项非凡创举,它驱动系统中的天衡装置与欧洲17世纪出现的锚状擒纵器在设计原理上非常相似,以至于著名学者李约瑟(1900—1995)认为水运仪象台“可能就是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。


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